多能互补系统可靠性评估及运行优化方法研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tkxj501
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为减缓全球变暖带来的极端气候危害,越来越多国家将碳中和作为其气候行动的重要内容。在此背景下,低碳转型、多能互补、信息融合的能源互联网是碳中和行动的重要技术手段。能源互联网通过将能源网与交易网、信息网融合,以经济性、环保性、可再生能源配比、储能比为目标,实现能源供应的灵活生产与调度。与此同时,能源互联网所代表的多能互补系统中存在着复杂的耦合关系,导致能源系统的规划与投资运营模式变得愈加复杂;涉及多能存储的系统存在着多时间尺度上的调度问题,储能容量会对系统的容量规划以及单位周期内的调度方案有着直接影响,进而影响系统经济性、环保性等指标;而可再生能源普遍易受到自然和空间条件的限制,有着输出供给不稳定的问题。故如何系统的、全面的、高效的评估能源互联网背景下的多能互补系统的可靠性已成为当下研究热点。本文主要在能源云技术理论背景下,为定量分析多能互补系统中,总配置容量、储能与可再生能源配置容量占比(即配置比)对系统调度策略进而对供能可靠性的影响,建立了一种以储能灵活调度为内层优化模型,以基于时序马尔可夫过程的能源设备两状态随机模型为外层的两阶段多能互补系统运行优化及可靠性评估方法。主要工作如下:阐述了国际碳中和行动背景下能源系统的发展趋势,对国内外能源系统运行优化以及可靠性评估的学术研究成果进行归纳总结。首先,结合能源云技术,从多能互补系统的能源耦合状况入手,以能源集线器模型为基础架构,深入分析冷、热、电多种形式能源间的协调、转化关系;然后针对现阶段能源系统的常用的几种多目标优化以及可靠性评估理论进行简要阐述;最后梳理了区域多能系统的可靠性指标体系,为下一步建立调度优化进而可靠性评估奠定理论基础。以能源系统的运行调度优化为内层模型,以全寿命期运行成本及环保性指标为优化目标函数,针对能源系统中各能源转化设备的出力特性以及季节特性,深入分析了储能以及其他能源设备的运行机制,引入决策变量,动态描述各时段能源系统蓄能、释能及设备出力状况;各单目标优化采用MILP混合整数线性规划算法,然后基于NSGA-Ⅱ的多目标优化算法,得到Pareto方程解的集合,从而实现对其的优化调度,最后结合基于专家评价的优劣解距离法确定最优解。针对多能互补能源系统中各种能源转换设备建立连续时间马尔可夫两状态模型,对全寿命期时间尺度上各设备的运行、故障状态进行模拟,并制定能源转换设备启用优先级,针对各类故障建立备用能源应对机制,以调度优化模型求解得出的最优解为输入,结合前述能源转化设备随机状态模型,最终统计并计算各项可靠性指标。结合具体案例,针对某园区的能源规划:(1)结合园区全年负荷分布规律,选取四组典型负荷率,对能源规划方案进行调度优化并评估其可靠性。(2)为深入探索蓄能装置容量对于能源规划方案的经济性、环保性以及可靠性的影响,将蓄能比作为自变量,经济性等指标作为因变量,经计算表明,全寿命期运行成本随蓄能比的增加逐渐降低,环保性同样有所提高,可靠性各项指标皆有所提高,但其增幅存在差异性。(3)蓄能装置引入能源系统后,出于多方面的考虑,能源系统总配置容量的选取存在着一定的灵活性;海水源热泵作为适应可持续发展战略要求、碳排放较低的新型设备,且海水源热泵能效比受海水温度影响较大,其配置比对能源系统的经济性等指标有着较大影响;文中以总配置容量、蓄配比、海水源热泵配置比三个因素构建能源系统配置方案的选择集合,结合优劣解距离法对各方案进行客观评分,进而对方案的选择进行理论指导。
其他文献
学位
超级电容器作为一种新型电化学储能器件,因其具有充电速度快,使用寿命长等优点已广泛应用于家用电器、交通运输、军事及航空航天等领域。超级电容器的性能主要取决于电极材料的结构和性质,而目前的电极材料,如碳材料、金属氧化物、导电聚合物等,因存在结构可调整性差、电阻高和循环稳定性差等问题,限制了超级电容器在储能领域中的大规模应用。金属磷化物由于具有类金属特性和良好的导电性,在能源体系的研究中成为热点。目前,
近年来,国家大力将信息技术赋能建筑工业化,到我国基本实现社会主义现代化之年,要将“中国建造”打造成具有世界领先水平的核心竞争力,将建筑工业化进程推进到更高的水平。工程质量检测在建筑中发挥着重要作用,墙面平整度作为建筑工程质量验收的重要组成部分,其检测技术的更新日益受到广泛关注。基于靠尺、塞尺、全站仪等传统测量平整度的方法在效率、精度上具有局限性,难以满足如今对建筑墙面质量的检测。基于此,本文将三维
随着我国基建工程的快速发展以及建筑行业科学技术水平的不断提高,深基坑规模和开挖深度不断增加,特别是近些年经常出现的深基坑灾害,引发了人们对深基坑施工安全性问题的广泛关注。开挖基坑会引起土体的应力发生改变,对周围建筑物,管线和基坑支护产生影响,引起基坑变形,甚至基坑坍塌。因此,研究深基坑开挖过程中的变形特征并进行精准预测变形,对深基坑施工安全意义重大。本文以某深基坑为依托,研究了在土岩地层条件下的变
汽车护栏在受到撞击后,横栏与竖栏连接处极易发生断裂,横栏在撞击过程中形成薄壁长管并贯穿汽车发动机舱或前挡风玻璃。根据车辆碰撞隔离护栏事故观测结果发现,薄壁长管极易侵彻驾驶员及前排乘员胸部,造成胸部肋骨严重骨折和内脏器官的损伤,导致大出血。由于目前国内外碰撞实验主要研究钝性物体碰撞人体胸部后的损伤情况及相关力学响应,对于长管类物体贯穿胸腔的侵彻类研究几乎没有。而实际交通事故中类似护栏贯穿人体的事故频
消毒作为污水处理的最后一道工序,在灭活病原微生物、减少水传染疾病的传播等方面发挥着重要作用。目前污水处理中常用的紫外线(UV)消毒受水质影响较大、无持续的消毒能力、消毒后会出现微生物复活的现象;次氯酸钠(NaClO)消毒具有无法灭活贾第虫、隐袍子虫等微生物,同时消毒过程中可产生消毒副产物(DBPs)等缺点。开发适宜的污水消毒技术对于防止污水在排放或回用过程中的水质安全具有重要的意义。为弥补UV和N
里院是青岛特有的建筑形式,承载着青岛的城市记忆,具有较大的保护价值,然而由于早期保护意识淡薄、居住人员复杂,里院建筑日渐老化、破损,对城市风貌表达和使用者生活质量产生不利影响,因此其改造及再利用是亟待解决的问题。近年来,青岛地区重视里院发展,投入大量资金开展里院街区保护修缮工作,但工作重点集中在内部功能再生和外立面更新方面,节能措施不足,造成大量能源消耗。由于里院建设年代较早,仅通过保护性修缮不能
随着我国城市化和工业化进程的发展,垃圾清运量逐年增加,环境问题日益突出。目前我国城市垃圾的处理方式以填埋为主,而过程中产生的渗滤液将会对垫层及周围环境造成严重危害,因此垃圾填埋场垫层材料的选择及其力学特性变得尤为重要。膨润土因其吸附能力和离子交换能力强、渗透能力低的特性常被作为屏障的首选材料。另外,我国作为一个冻土大国,必然有许多填埋场建设在冻土地区,季冻区的冻融循环作用会使垫层土体发生劣化,而其
钢筋混凝土建筑结构可能会因为遭受各种不同类型的事故性冲击荷载而产生荷载影响,例如建造过程中的重物坠落、交通工具之间的相互碰撞,船舶对桥墩的撞击和海浪冲击。其作用期短、荷载强度高、对于结构产生极大的破坏常常是事故类冲击的一个重要特征。而且梁、柱等主体受力构件还面临各种事故类型的冲击性威胁。在一些特定的结构设计过程中,我们就应该充分考虑到这些冲击荷载的影响。目前对钢筋混凝土结构抗冲击性能增强的研究大多
钢丝绳作为工程应用中的关键承载构件,工作环境恶劣、工况条件复杂,随着服役年限的增加,极易出现各种形式的损伤,导致其承载能力降低,因此需要对钢丝绳进行损伤检测,消除安全隐患。本文基于漏磁检测原理及机器学习理论对钢丝绳的内外部断丝损伤进行定量识别研究,主要内容如下:(1)基于漏磁检测原理,对钢丝绳损伤漏磁场进行理论分析,建立磁荷模型,分析提离值和断口宽度变化对漏磁场的影响。建立受损钢丝绳及励磁检测器的